production d’énergie électrique dans La centrale thermique d’IMACID

   
    La centrale thermique d’IMACID dispose un GTA d’une puissance unitaire de 27 MW qui assure la détente de la vapeur HP produite par les Chaudières de Récupération de l’atelier sulfurique, en transformant l’énergie thermique de cette vapeur en énergie électrique.L’énergie
électrique ainsi produite couvre les besoins du complexe.

            Ce  GTA est doté de :

-  Une turbine à vapeur multicellulaire à soutirage où une quantité de vapeur MP est soutirée entre le corps « haute pression » et le corps « basse pression ». Ces derniers sont munis d’ailettes (aubage) qui transmettent le mouvement de rotation à un arbre placé au centre de dispositif et supporté par deux paliers.

-   Un alternateur générateur de courant électrique alternatif, équipé de deux dispositifs : un rotor entraîné par l’arbre de la turbine qui tourne à l’intérieur du stator (bobines fixes).

-   Une excitatrice des bobines du stator.

-   Un poste d’huile extérieur séparé du dispositif qui assure la lubrification du GTA.

2) Circuit vapeur :

Généralité :

La vapeur venant de la chaudière passe par l’ensemble de la turbine HP, la vapeur se dirige ensuite vers le corps BP par l’intermédiaire d’une tuyauterie inter étages. En sortie du corps BP, un divergent relie l’échappement au condenseur principal.

Les fuites vapeur sont reliées au condenseur  principal par l’intermédiaire d’une bouteille flash où au condenseur des buées.

2-1) Vapeur haute pression (HP) :

La vapeur haute pression (HP), générée par la transformation de l’eau alimentaire dans le chaudière de récupération de l’atelier sulfurique ; est collectée dans le barillet HP qui alimentent le groupe turboalternateur (GTA) 

Le barillet HP peut également être alimenté, bien entendue, en cas de besoin de la vapeur HP, par une liaison avec MP3&4, à raison de 20 t/h.

Caractéristiques de vapeur :

-  Pression : 58 bars & Température : 490°C

2-2) Vapeur moyenne pression (MP) :

La vapeur à l’extraction de la turbine est collectée dans un barillet moyenne pression (MP), pour alimenter les différents ateliers d’IMACID tels que :

-  L’atelier phosphorique ;

-  La bâche alimentaire pour le réchauffage de l’eau traitée (venant des lits mélangés) et le dégazage thermique ;

Caractéristiques de vapeur :

-  pression : 9.5 bars & Température : 250°C,

Le barillet MP reçoit un complément de vapeur d’environ 60 t/h en provenance de la turbosoufflante de l’atelier sulfurique.

N.B : Dans le cas du déclenchement de GTA, le By-pass de sécurité assure le contournement, la détente et la désurchauffe de la vapeur HP qui sera livrée au barillet MP.

2-3) Vapeur basse pression (BP) :

La vapeur MP est détendue à 5.5 bars et désurchauffée à 150°C pour constituer le réseau vapeur basse pression (BP) qui alimente :

-  Le réchauffage du soufre liquide (traçage) ;

-  Les vestiaires.

-  la préparation de la soude utilisée au traitement des eaux à l’atelier TED.

3) Circuits condensats : 

Généralité :

Le GTA est équipé d’un condenseur principal capable de condenser la vapeur épuisée (BP) du dernier étage de la turbine, le condensat récupéré est pompé vers la bâche à condensats par des pompes d’extraction.

Le condenseur auxiliaire ne fonctionne pas en cas de marche normale du réseau vapeur. Lors d’une surproduction de vapeur dans le barillet MP, l’excèdent sera condensé par le condenseur auxiliaire. Les condensats collectés sont pompés vers la bâche à condensats.

La bâche à condensats est prévue pour recevoir tous les condensats d’IMACID excepté ceux du phosphorique qui passent directement vers la bâche alimentaire via le dégazeur pour éliminer l’O₂ dissout.

A partir de la bâche à condensats l’eau est pompée vers un poste de polissage pour retraitement. Les condensats passent par des refroidisseurs (eau de mer) avant d’atteindre le polissage pour abaisser la température à une valeur tolérable par les résines (~40°C) des « Mixed-bed ». Après le refroidissement, si la température du condensats est très élevée il y aura un risque de dégradation de la résine ce qui permet par un système de régulation de l’envoyer vers la bâche alimentaire directement via le dégazeur.

Après retraitement les eaux sont acheminées vers la bâche alimentaire dans la centrale

3-1) Bâche à condensats :

Une bâche à condensats de capacité 120 m³ et une température de 70°C, reçoit les condensats du condenseur principal par l’intermédiaire de deux pompes d’extraction, du condenseur auxiliaire et tous les condensats en retour du complexe (atelier sulfurique) excepté ceux de l’atelier acide phosphorique qui sont dirigés directement vers le dégazeur thermique de la  bâche alimentaire, ainsi que l’eau d’appoint désiliciée provenant de l’atelier de traitement des eaux douces (TED).

A partir de la bâche de condensats, les eaux condensées sont pompées vers les chaînes de polissage installées au TED à l’aide de deux pompes de 150m³/h et 9 bars à travers deux refroidisseurs de condensats à eau de mer. La température de l’eau à la sortie des refroidisseurs ne devra pas excéder  45°C acceptable pour les résines de polissage.

Après le traitement de ces eaux, elles retournent vers le dégazeur thermique où on élimine l’oxygène (O₂) et le gaz carbonique dissous (CO₂).

3-2) Condenseur  principal :

Le condenseur  principal  assure la condensation de la vapeur BP sortie du dernier étage de la turbine. Il a une capacité de 70 t/h. Les condensats sont refoulés vers la bâche à condensats par deux pompes d’extraction de 90m³ /h pour chaque condenseur. Le condenseur principal est maintenu sous vide par le GSV, afin de faciliter la condensation.

3-3) Condenseur  Auxiliaire :

Lors d’une surproduction (surpression) de la vapeur MP, le condenseur auxiliaire assure la condensation de l’excès de vapeur. Ils ont une capacité unitaire de 70 t/h. Les condensats collectés dans ce condenseur sont refoulés vers la bâche à condensats.

3-4) Bâche alimentaire :

L’eau traitée par la chaîne de polissage, est dirigée vers le dégazeur thermique pour qu’elle soit débarrassée de l’oxygène (O₂ ) et le gaz carbonique (CO₂ ) dissoutes. Le dégazage est favorisé par le contact avec la vapeur MP au débit  de 4,7t/h et à une pression de 1,7 bars et par l’injection de l’hydrazine.

Après le dégazage l’eau traitée passe dans une bâche alimentaire de 150m³ de capacité et avec une température d’environ 115°C, d’où elle est répartie  entre les deux chaudières de récupération de l’atelier sulfurique, les désurchauffeurs HP et MP (tangentiels et co-courant) et vers la bâche alimentaire du MP3&4.

La bâche alimentaire est alimentée aussi par le retour des condensats des ateliers d’acide phosphorique et de l’atelier concentration d’acide phosphorique (CAP).

La distribution des eaux alimentaires est assurée par les trois pompes alimentaires de 80 bars, de la turbopompe alimentaire et la pompe de réserve.

- Qualité d’Eau alimentaire :

Caractéristiques de l’eau alimentaire données par le constructeur :

·         PH ……………………………………… entre 8.8 et 9.2

·         Conductivité max à 25°C ………………. 0.2 µs/cm

·         Silice max ………………………………. 0.007 mg/l

·         Solide dissous max ……………………... 0.010 mg/l

·         MES max ……………………………….. 0.015 mg/l

·         O_₂dissous max ………………………… 0.005 mg/l

·         Injection hydrazine ……………………… 0.005 à 0.020 mg/l

·         Conditionnement pour PH ……………… ammoniac.

- Injections chimiques :                           

            Dans la centrale trois types d’injections se font comme moyens de traitement chimiques de l’eau alimentaire, en plus du dégazage thermique, afin d’empêcher des phénomènes perturbateurs tel que la corrosion et l’entartrage.

·         Injection d’ammoniaque : se fait par une pompe doseuse à la sortie du poste de polissage pour maintenir un PH basique et éliminer les traces de CO2 gênant pour le circuit par son caractère agressif ;

·         Injection d’hydrazine : se fait au niveau de la bâche alimentaire, il permet l’élimination rapide de l’oxygène selon la réaction suivante:
                                                      N₂H₄  + O₂   ------------>    N₂ + 2H₂O

                  L’azote formé passe dans l’atmosphère par le dégazeur ;                     

·         Injection des phosphates trisodiques : on utilise Na₃PO₄ au niveau de l’eau de réfrigération et aussi dan le ballon supérieur des chaudières auxiliaires. Cette injection lutte contre l’entartrage par précipitation de la dureté calcique et magnésienne. Les phosphates trisodiques ont aussi un rôle dans la régulation du PH et son maintien à des valeurs basiques.

4) Circuit NORIA :

C’est un réseau qui fonctionne en circuit  fermé avec une eau désiliciée et traitée, il assure le refroidissement des auxiliaires. L’eau désiliciée est refroidiée dans deux refroidisseurs à faisceau tubulaire est part ensuite vers les différents utilisateurs :

• Les réfrigérants des pompes alimentaires ;
• Les réfrigérants d’huile de régulation ;
• Réfrigérant d’huile de graissage G.T.A. ;
• Les réfrigérants d’alternateurs.
• Les réfrigérants broyeurs ;
• Les réfrigérants compresseurs d’air.

Lors d’un déclenchement des pompes de réfrigération, le refroidissement est assuré par un système de secours qui permet l’alimentation du circuit NORIA par l’eau d’incendie, qui sera évacuée par la suite vers l’égout après refroidissement.

La réfrigération des auxiliaires est assurée par deux pompes de réfrigération, une en service l’autre en attente de capacité chacune 250m³/h et de 7 bars, l’eau désilicée circule en circuit fermé en traversant les deux réfrigérants alimentés par l’eau de mer. Une bâche d’expansion est sous pression d’air de service compense les pertes de circuit en eau de réfrigération, le niveau d’eau dans la bâche est maintenu constant par un appoint d’eau désilicée.

Une injection du phosphate tri-sodique Na₃PO₄ dans le circuit est effectuée à l’aspiration des pompes de réfrigération afin d’éviter l’entartrage et la turbulence dans l’écoulement d’eau.

5) Circuit eau de mer :

Le réseau d’eau de mer est alimenté par les pompes de l’atelier (REM), il assure le refroidissement du condenseur principal, du condenseur auxiliaire, des échangeurs NORIA, des deux refroidisseurs des condensats et désurchauffe des purges chaudes avant évacuation à l’égout. L’eau de mer circulée est rejetée dans le canal de rejet. 

6) CIRCUIT d’huile de lubrification :

Les principales fonctions du circuit d’huile de lubrification sont:

-   Le graissage des paliers et des butées des turbines ;

-   Le graissage des paliers du réducteur et de alternateur ;

-   Evacuation de la chaleur générée au niveau des paliers et des butées.

La circulation de l’huile de lubrification et assurée par une pompe attelée à l’arbre petite vitesse « PV » du réducteur.

7) Groupe électrogène :

C’est un ensemble qui fonctionne en gas-oil et peu produire de l’énergie électrique, il a pour rôle d’assurer l’alimentation des fonctions vitales d’IMACID en cas d’un déclenchement brusque de la centrale ou en cas de diminution de la tension.